C#无线传感器网络节点定位系统的设计(4)
2 无线传感器网络定位技术
2.1 无线传感器网络
2.1.1 无线传感器网络的结构
在不同的应用中，传感器网络节点的组成不尽相同，但一般都包括传感器点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理节点。大量传感器节点随机布置在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其它传感器节点逐跳传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。传感器网络的结构如图2．1所示。
图2.1 无线传感器的网络结构图
2.1.2 传感器节点的结构
如图2-3所示，传感器节点通常由电源、传感单元（由传感器，模数转换功能模块组成）、嵌入式处理器单元（包括CPU等）、存储器、通信单元（由无线通信模块组成）和软件这几部分构成。此外，可以选择的其他功能单元包括：定位系统、移动系统、以及电源自供电系统等。
电源为传感器提供正常工作所必需的能源。传感单元用于感知、获取外界的信息，并将其转换为数字信号。处理器单元负责协调节点各部分的工作，如对传感单元获取的信息进行必要的处理、保存，控制传感单元和电源的工作模式等，处理器通常选用嵌入式CPU， 如Motorola公司的68HC16，ARM公司的ARM7和Intel的8086等。通信单元负责与其他传感器或观察者的通信，主要由低功耗、短距离的无线通信模块组成，比如RFM公司的TR1000等。软件则为传感器提供必要的软件支持，因为需要进行较复杂的任务调度与管理，系统需要一个嵌入式的微型化的操作系统，美国加州大学伯克利分校为此专门开发了TinyOS， 另外，uCOS-II和嵌入式Linux等也是不错的选择，除此之外，一般还包括嵌入式数据库系统等。
图2-3 典型传感器节点结构
2.1.3 无线传感器网络的特点
与传统的无线网络相比，无线传感器网络具有以下主要特点：
•大规模网络：为了对一个区域进行监测，需要布置大量传感器节点，节点的数量可能达到成百上千。传感器节点分布非常密集，通过大量采集信息能够提高监测的精确度，冗余节点的存在使系统有很强的容错能力。
•硬件资源有限：节点由于受价格、体积和能耗的限制，其处理能力、存储艟力和通信能力等都十分有限。与传统无线网络相比，传感器网络首要设计目标是能源的高效利用。
•无中心、自组织性：网络没有严格的控制中心，所有节点地位平等，组成对等式网络。网络布设和展开无需依赖于任何预设的网络设备，节点通过拓扑控制和网络协议自动形成无线网络。
•动态拓扑：无线传感器网络是个动态网络，部分节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点由于需要被补充到网络中。这些都使网络的拓扑结构发生变化，因此网络应该具有动态拓扑功能。
•多跳路由：网络中节点通信距离有限，节点只能与它的邻居节点直接通信。如果希望与其通信覆盖范围外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由。无线传感器网络中的多跳路由是由普通节点完成的，网络中每个节点既是信息的发送者，也是信息的转发者。
• 以数据为中心：目前的互联网是一个以D地址为中心的网络。传感器网络由于节点随机布置，节点编号与节点位置没有必然联系。在使用传感器网络时，用户只关心事件出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到事件的。
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